智能爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人正扮演著越來越重要的角色，特別是在一些復(fù)雜工業(yè)環(huán)境（如高壓、高溫、高輻射等）中，進(jìn)行檢測(cè)維護(hù)、維修以及物料運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，傳統(tǒng)工業(yè)正面臨著調(diào)整升級(jí)的壓力，迫切的需要提高機(jī)器人工作的自動(dòng)化程度，來減少特殊工作危險(xiǎn)性、提高效率。本文借助船舶清洗爬壁機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究設(shè)計(jì)了一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法的智能爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有開放性、通用性、易操作和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn),能夠滿足傳統(tǒng)工業(yè)更新升級(jí)要求。本論文的主要

2、研究?jī)?nèi)容包括：
　　一、基于STM32F407微控制器的智能爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　本文根據(jù)爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，確定了智能爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)上-下位機(jī)二級(jí)分布式的控制方案，通過對(duì)比分析，搭建了基于STM32F407微處理器的硬件結(jié)構(gòu)，包括STM32F407及外圍電路；上位機(jī)中矩陣鍵盤、通訊模塊和下位機(jī)中外置寄存器、狀態(tài)顯示模塊、傳感器模塊、通訊模塊、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)參考PCB設(shè)計(jì)原則，完成下

3、位機(jī)控制電路板的PCB設(shè)計(jì)。
　　二、基于跟蹤跡Q（λ）算法的智能爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)自主循跡策略
　　針對(duì)船舶清洗爬壁機(jī)器人自動(dòng)清洗模式，設(shè)計(jì)基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法的機(jī)器人自主循跡策略。利用Alpha Blending算法提取清洗目標(biāo)軌跡，結(jié)合跟蹤跡與Q學(xué)習(xí)算法提出一種跟蹤跡Q（λ）算法，使爬壁機(jī)器人可以自主學(xué)習(xí)并且跟蹤清洗目標(biāo)軌跡，從而解決了爬壁機(jī)器人在未知環(huán)境下的自主循跡問題，并模擬工作場(chǎng)景建立數(shù)學(xué)模型，通過仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法

4、可以實(shí)現(xiàn)爬壁機(jī)器人的自動(dòng)清洗功能。
　　三、對(duì)智能爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)
　　在KeilμVision4開發(fā)環(huán)境下，運(yùn)用C語(yǔ)言，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，完成機(jī)器人控制系統(tǒng)中上位機(jī)、下位機(jī)以及RS485通訊模塊的軟件程序設(shè)計(jì)，同時(shí)在軟件中對(duì)智能爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化的調(diào)試。
　　四、借用船舶清洗爬壁機(jī)器人對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行整體實(shí)驗(yàn)測(cè)試
　　在整體實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，利用智能爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)—船舶清洗